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Die
Neuerung betrifft eine Zuführvorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Im
Gärbehälter einer Biogasanlage wird durch die
Vergärung von organischen Stoffen Biogas gewonnen. Diesem
Gärbehälter, in welchen beispielsweise Gülle
oder ein anderes flüssiges Substrat eingebracht wird, werden
dabei vergärfähige Feststoffe zugeführt,
um auch diese für die Biogaserzeugung nutzen zu können.
Die Zuführung dieser Stoffe kann dabei direkt in den Gärbehälter
oder über ein angeschlossenes Rohrsystem erfolgen. Der
Gärbehälter selbst oder auch ein solches Rohrsystem sind
als abgedichtetes System ausgestaltet – also dicht gegen
unbeabsichtigtes Eindringen bzw. Ausdringen von Gasen und/oder Flüssigkeiten.
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Hierbei
ist es bekannt, über einen so genannten Schneckenförderer
den einzubringenden Feststoff durch ein Schneckenrohr zu fördern,
wobei der Feststoff im Schneckenrohr durch die rotierende Förderschnecke
zu einem so genannten Stopfen verdichtet wird. Dieser Stopfen wird
während des Betriebes der Schnecke stetig neu gebildet
und soll das Eindringen von Gülle oder einem zu vergärenden Flüssig-Substrat
in das Schneckenrohr und somit in den gegebenenfalls trockenen Feststoff
verhindern. Häufig reicht jedoch der durch eine praxisübliche
Vorrichtung erzielte Druck nicht aus, um über den erzeugten
Stopfen eine zuverlässige Abdichtung gegen den stetig herrschenden
Gegendruck aus dem Gärbehälter oder einem angeschlossenen
Rohrleitungssystem zu erreichen.
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So
zeigt beispielsweise die Patentschrift
DE 102 52 527 B4 eine Vorrichtung
der beschriebenen Art, wobei diese neben einem als Pressschneckenförderer
bezeichneten Schneckenförderer einen so genannten Zerhacker
aufweist. Dieser Zerhacker soll den zu einem Stopfen verpressten
Feststoff zerkleinern, bevor er die ihm nachgeschaltete Förderpumpe passiert. Über
die Förderpumpe gelangt die Gülle-Feststoff-Mischung
entweder direkt oder über ein Rohrleitungssystem in den
Gärbehälter. Die Bereitstellung einer aus dieser
Patentschrift bekannten Vorrichtung ist jedoch nicht nur wegen der
komplizierten Ausgestaltung der Schnecke aufwändig: Die
Förderpumpe, welche den im Umlauf befindlichen Güllestrom
in einer Durchflussrichtung durch ein Rohrleitungssystem pumpt und
auch die in diesen eingebrachten Feststoffe transportiert, ist in
Durchflussrichtung betrachtet hinter einem Zerhacker angeordnet.
Dieser Zerhacker ist hierbei notwendig, um den zuvor verdichteten
Feststoff zu zerkleinern, damit dieser nicht die der Feststoffeinbringung
nachgeschaltete Förderpumpe beschädigt oder zerstört, was
einen Ausfall der Vorrichtung zur Folge haben kann. Zudem ist die
Förderpumpe in Strömungsrichtung hinter der Einmündung
des Förderauslasses vorgesehen, wodurch die druckbedingten
Vorteile einer besseren Durchmischung des Fördergutes bei
einer Pumpenanordnung vor der Mündung nicht nutzbar sind.
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Der
Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile einer
derartigen Vorrichtung zu beheben und einen wirtschaftlicheren Betrieb
sowie eine wirtschaftlichere Bereitstellung einer derartigen Vorrichtung
zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches
1 gelöst.
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Die
Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, eine Zuführvorrichtung
mit einer Zuführeinheit und einem Vorpresselement für
die zu fördernden Feststoffe und mit wenigstens einer Führungsleiste für
das zu einem Stopfen zu verdichtende Material auszu gestalten, wobei
die genannten Bauelemente eine optimierte Verdichtung des erzeugten
Stopfen bewirken und somit vorteilhaft auf eine komplizierte Ausgestaltung
der Förderschnecke und auf einen zum Schutz der Pumpe eingesetzten
Zerhacker verzichtet werden kann.
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Zum
einen weist eine vorschlagsgemäße Vorrichtung
eine so genannte Zuführeinheit auf, welche den einzubringenden
Feststoff in optimierter Weise aus einer Feststoff-Vorlage, wie
beispielsweise einem Vorratsbehälter, in Richtung der Förderschnecke
transportiert. Im Gegensatz zu nachteiligen praxisüblichen
Schüttungen, bei welchen beispielsweise der Feststoff über
einen Fülltrichter allein durch Schwerkraft zu einer Förderschnecke
geführt wird, übernimmt bei einer vorschlagsgemäßen
Vorrichtung eine Zuführeinheit den zuverlässigen
und unterbrechungsfreien Nachschub mit Feststoffen. Letzterer kann
beispielsweise aus Silage oder so genannten Co-Fermenten – beispielhaft
Abfälle aus der Lebensmittelindustrie – bestehen,
oder auch aus Holzschnitzeln, Grasschnitt, Stroh, pelletierten organischen Stoffen
oder auch kleineren Ästen.
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Als
Weiteres weist eine vorschlagsgemäße Vorrichtung
ein so genanntes Vorpresselement auf, welches das von der Zuführeinheit
heran geförderte Feststoff-Material der Förderschnecke
vorteilhaft zuführt. Der konstante Nachschub mit Feststoffen
wird hierbei nicht dem Zufall überlassen, sondern in gleichmäßiger
Weise durch ein darauf abgestimmtes Vorpresselement ermöglicht.
Während es bei praxisüblichen Schüttungen
zu Unterbrechungen beim Feststoff-Nachschub kommen kann, ist über
die Zuführeinheit sowie das Vorpresselement ein konstanter
Nachschub ermöglicht. Dies ist besonders vorteilhaft, da
es durch Lücken in der Versorgung zu Fehlmengen im Bereich
der Stopfen-Verpressung kommen könnte.
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Weiterhin
weist eine vorschlagsgemäße Vorrichtung wenigstens
eine so genannte Führungsleiste auf, welche sich von der Schneckenrohrwandung in
das Innere des Schneckenrohres erstreckt. Diese Führungsleiste
wird beim Verdichtungsvorgang vom zu verpressenden Feststoff umgeben
und hindert den daraus entstehenden Stopfen daran, sich im Schneckenrohr
mitzudrehen. Die Führungsleiste hält den Stopfen
in seiner radialen Lage und ermöglicht dadurch, dass dieser
optimal zur bestmöglichen Abdichtung gegen das Eindringen
von Gülle komprimiert wird, während der Stopfen
durch die in Förderrichtung wirkende Führung der
Leistenform in Richtung der Auslassseite geführt wird.
Durch diese ”Verdrehsicherung” wird ermöglicht,
dass die Förderschnecke mit einem starken ”Gegendruck” den
Stopfen erzeugen und verdichten kann.
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Die
Leiste kann vorteilhaft in dem die Förderschnecke umgebenden
Innenraum des Schneckenrohres und hierbei nahe dem auslassseitigen
Ende des Rohres angeordnet sein, oder aber – in Förderrichtung
betrachtet – hinter der Schnecke. Die Leiste kann derart
angeordnet sein, dass sie sich – in Förderrichtung
betrachtet – von der Rohrinnenwandung aus radial in Richtung
der Mittelachse des Rohres erstreckt oder aber derart, dass die
entgegen dem Drehsinn der Schnecke im Winkel angestellt ist. Es kann
vorgesehen sein, die Führungsleiste mit ihrem Längenverlauf
vorteilhaft parallel oder aber ”leicht angestellt” im
Winkel zur Längsachse des Schneckenrohres vorzusehen. Zugunsten
einer besseren Verteilung des Feststoffmaterials im Substrat kann vorgesehen
sein, dass die Leisten nicht komplett bis zum auslassseitigen Ende
des Schneckenrohres reichen, sondern von diesem Rohrende beabstandet enden.
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Die
ein Mitdrehen des Stopfens verhindernde Wirkung einer Führungsleiste
kann auch durch andere konstruktive Merkmale an der Innenseite des Schneckenrohres
verwirklicht sein. Die Bauform 'Leiste' ist hier jedoch besonders
vorteilig, weil sie viel haltende Fläche bieten und auch
tatsächlich den Stopfen in Richtung Auslass führen
kann. Eine derartige Leiste kann als zum Schneckenrohr zusätzliches Element
rohrinnenseitig ange bracht oder aber quasi vom ”Eigenmaterial” des
Rohres ausgebildet – also materialeinheitlich einstückig
mit diesem ausgestaltet – sein. Durch eine vorschlagsgemäße
Vorrichtung wird ermöglicht, dass die Förderschnecke
gegen hohe Gegenddrücke effektiv fördert.
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Bei
der erwähnten Zuführeinrichtung kann es sich um
einen der aus der Praxis bekannten Schubböden handeln – besonders
vorteilhaft jedoch um einen aus der Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2007 009 040.4 bekannten
Schubboden. Dieser kann sich aufgrund seiner Konstruktionsmerkmale
der Schubklappen beispielsweise dann als besonders vorteilhaft erweisen,
wenn langfaserige Grünhalme oder Ähnliches zufriedenstellend
gefördert werden sollen.
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Besonders
vorteilhaft kann eine vorschlagsgemäße Vorrichtung
eine Mehrzahl von zirkumferent verteilt angeordneten Führungsleisten
aufweisen, welche im Inneren des Schneckenrohres beispielsweise
um die Förderschnecke herum angeordnet sind. Eine Mehrzahl
derartiger Leisten ermöglicht eine besonders gute Sicherung
gegen das Mitdrehen eines Stopfens im Schneckenrohr. Besonders dann, wenn
diese radial zueinander benachbart angeordnet sind, wodurch sich
zwischen ihnen Räume ausbilden, in denen sich der sich
zu einem Stopfen verdichtende Feststoff 'abstützen' kann.
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Es
kann vorgesehen sein, die zu vergärenden Feststoffe diskontinuierlich
der Gülle zuzuführen. Hierfür kann der
Förderbetrieb der Vorrichtung, automatisiert oder manuell
ausgelöst, unterbrochen werden. Die Förderschnecke
kann hierbei während ihres Stillstandes schwerkraftbedingt
von ihrer während des Betriebes weitestgehend zentrierten
Ausrichtung im Schneckenrohr abweichen und zum unteren Umfangsabschnitt
im Rohrinneren absinken. In dieser Ruhelage kann sie vorteilhaft
auf den Führungsleisten aufruhen.
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Die
am inwandig am Rohrumfang verteilt angeordneten Leisten können
ein Wiederanlaufen der Schnecke vorteilhaft unterstützen,
da die Schnecke gleichmäßig in ihre weitestgehend
zentrierte Arbeitsposition zurückgeführt werden
kann. Hierfür können die Führungsleisten
vorteilhaft unregelmäßig angeordnet sein, beispielhaft
derart, dass die Abstände zwischen ihnen unterschiedlich
groß vorgesehen sind. Hierbei kann vorgesehen sein, dass
die Abstände im unteren Umfangsabschnitt – also
in dem Bereich, in dem die Schnecke bei Stillstand aufruht – kleiner
sind als bei deren übrigen Anordnung.
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Eine
Führungsleiste kann besonders vorteilhaft derart ausgestaltet
sein, dass ihre in Transportrichtung verlaufende Länge
größer ist, als ihre quer dazu verlaufende Breite.
Sie kann hierdurch eine vorteilhaft große Abstützfläche
sowie eine besonders gute Führung für den sich
zu einem Stopfen verdichtende Feststoff bieten.
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Das
Vorpresselement einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung
kann besonders vorteilhaft in Form einer rotierenden Walze ausgestaltet
sein. Diese kann vorteilhaft an einer Wand des Vorlage-Behälters
angeordnet sein, zu welchem der Schubboden das Feststoff-Material
transportiert. So kann eine so genannte Vorpresswalze beispielhaft
nahe dieser Wand oberhalb der Förderschnecke angeordnet sein,
vorteilhaft in einer Anordnung, bei welcher ihre Rotationsachse
parallel oder annähernd parallel zur Rotationsachse der
Förderschnecke verläuft. Das vom Schubboden in
Richtung der Wand beförderte Material kann dann von der
Walze über deren Rotationsbewegung zur Förderschnecke
hin transportiert werden. Die Walze kann an ihrer Mantelfläche
eine Profilierung aufweisen und/oder gegenläufig zur Förderschnecke
rotationsbeweglich angetrieben sein, was den zuverlässigen
Transport des Feststoff-Materials vorteilhaft unterstützen
kann.
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Zwar
kann vorgesehen sein, die Zuführvorrichtung auslassseitig
direkt in einen Gärbehälter münden zu
lassen, besonders vorteilhaft kann das Schneckenrohr jedoch in ein
das Gärgut in den Gärbehälter transportierendes
Rohrleitungssystem münden. Dies ermöglicht eine
besonders gute Verteilung des Feststoffes in der Gülle
oder dem flüssigen Substrat, da in einem derartigen Rohrleitungssystem
besonders hohe Fließgeschwindigkeiten vorliegen können,
wodurch der eingebrachte Feststoff vorteilhaft durchwirbelt werden
kann.
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Über
ein solches, mehrere Gärbehälter untereinander
verbindende Rohrleitungssystem können in einer besonders
wirtschaftlichen Ausgestaltung gleich mehrere Gärbehälter
zeitnah über eine einzelnen Zuführvorrichtung
mit Feststoffen versorgt werden.
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Da
der Stopfen durch eine vorschlagsgemäße Vorrichtung
besonders stark verdichtet werden kann, ist eine besonders gute
Dichtigkeit des Stopfens gegen das Eindringen von Gülle
in das Schneckenrohr und somit in den trockenen Feststoff gegeben.
Daher kann eine das Gärgut über das Rohrleitungssystem
in den Gärbehälter transportierende Förderpumpe – in
Durchflussrichtung gesehen – besonders vorteilhaft vor
der Feststoffeinbringung angeordnet sein kann. Diese Pumpenanordnung
ermöglicht eine besonders gute Verteilung der Feststoffe
im Güllestrom, wodurch sie im Gärbehälter besser
verwertbar sind.
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Da
die Feststoffeinbringung hinter der Pumpe stattfindet und der verdichtete
Feststoff nicht direkt nach seiner Einbringung in das Rohrleitungssystem
die Pumpe passiert, müssen die Feststoffe nicht umständlich
zum Schutz der Pumpe zerkleinert werden. Daher kann besonders vorteilhaft
auf einen Zerhacker verzichtet werden, was einen wirtschaftlicheren
Betrieb einer mit einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung
ausgestatteten Biogasanlage ermöglicht. Da die Pumpe selbst
bei einer derartig vorteilhaften Anordnung nicht die frisch eingebrachten
Feststoffanteile mitför dern muss, kann bei der Ausgestaltung
einer Anlage, an welcher eine vorschlagsgemäße
Vorrichtung verwendet werden soll, wirtschaftlich vorteilig eine
Pumpe mit geringerer Antriebsleistung eingesetzt werden.
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Für
eine besonders gute Verteilung des Feststoffes in der Gülle
oder der Gärflüssigkeit kann eine vorschlagsgemäße
Vorrichtung im Bereich des Stopfen-Austritts einen Verteiler aufweisen.
Beispielsweise in Form eines Paddels, welches um eine Schwenkachse
herum kippbeweglich den Feststoff im Güllestrom verteilt.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist ein solcher Verteiler
mit Propeller-Flügeln ausgestaltet und über die
Rotationsachse der Schnecke antreibbar an dieser festgelegt. Ist
die Schnecke in Betrieb, dreht sich mit ihr auch der 'Propeller'.
Bei einer Umdrehung der Schnecke kann der Propeller eine oder aber – entsprechend übersetzt – auch
mehrere Umdrehungen ausführen. Der Verteiler kann im Schneckenrohr,
im Gärbehälter oder in einem Abschnitt des erwähnten
Rohrleitungssystems angeordnet sein, über welches die Gülle-Feststoff-Mischung
dem Gärbehälter zugeführt wird.
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In
einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann die Vorrichtung
einen Verteiler aufweisen, welcher in Förderrichtung hinter
der Förderschnecke angeordnet und unabhängig von
dieser angetrieben ist. Beispielhaft in Form einer praxisüblichen
Kreiselpumpe, welche eine hohe Betriebssicherheit aufweist und einen
wirtschaftlichen Betrieb und eine ebensolche Bereitstellung einer
vorschlagsgemäßen Vorrichtung ermöglicht.
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Eine
vorschlagsgemäße Vorrichtung kann für
das Zuführen von losem Feststoff-Fördergut ausgestaltet
sein, welches eine gewisse Restfeuchte aufweisen kann – wie
beispielsweise die vorgenannten Co-Fermente oder Silagen, oder auch
Grasschnitt. Die den Feststoff kontaktierenden Bauteile der Vorrichtung
können für diesen Einsatz besonders ausgestaltete
Oberflächen und/oder Beschichtungen für einen
optimierten Feststoff- Transport oder eine gute Korrosionsbeständigkeit
aufweisen. Für das Einbringen von trockenem Feststoff-Fördergut
können ebenso entsprechend angepasste Oberflächenbeschaffenheiten
an den betreffenden Bauteilen oder beispielsweise spezielle Dichtungen
vorgesehen sein.
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Eine
vorschlagsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders
vorteilhaft für die vorgenannten Anwendungsfälle,
ohne dabei auf diese eingeschränkt zu sein. Eine Zuführvorrichtung
mit einer vorschlagsgemäßen Ausgestaltung kann
ebenso dort eingesetzt werden, wo andere Stoffe unter den beschriebenen
oder ähnlichen Bedingungen gefördert und/oder
zugeführt werden sollen, wie beispielsweise in der Papier-
oder Lebensmittel-Industrie.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Neuerung wird anhand der rein schematischen
Darstellungen nachfolgend näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 eine
perspektivische Ansicht auf eine vorschlagsgemäße
Vorrichtung mit ausschnittsweise dargestelltem Vorlagebehälter,
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2 eine
perspektivische Ansicht auf ein ausschnittsweise dargestelltes Schneckenrohr,
und
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3 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtungs-Anordnung an einer Biogasanlage
in einer Draufsicht.
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1 zeigt,
rein schematisch, eine vorschlagsgemäße Vorrichtung 1,
bei welcher vorteilhaft eine Förderschnecke 2 und
ein darüber angeordnetes Vorpresselement 3 in
einem hier nur ausschnittweise dargestellten Vorlagebehälter 4 vorgesehen sind.
Das Vorpresselement 3 ist hier in Form einer Walze mit
so genannten Paddeln ausgestaltet und vorteilhaft achsparallel zur
Förderschnecke 2 angeordnet. Die Walze rotiert
hier beispielhaft gegenläufig zur Förderschnecke 2 und
transportiert so das vom Schubboden 5 herangeschobene Feststoff-Fördergut 6,
welches an der Wandung 7 des Vorlagebehälters 4 ankommt,
zur Förderschnecke 2. Die Förderschnecke 2 fördert
das Feststoff-Fördergut 6 in einer Förderrichtung 12 und
verdichtet es dabei. Die Bauteile des Schubbodens 5 selbst
sind hier zur besseren Übersicht lediglich durch Strich-Punkt-Linien
angedeutet. Der Behälterinnenraum ist zur besseren Anschauung
der Vorrichtungsbauteile vom Feststoff-Fördergut 6 freigelegt
dargestellt.
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Außerhalb
des Vorlagebehälters 4 zeigt die Darstellung einen
Teil des Schneckenrohres 8, in welcher die Förderschnecke 2 das
Feststoff-Fördergut 6 zu einem Stopfen 9 verdichtet.
Im Bereich des Stopfen-Austritts 10 ist die Wandung des
Schneckenrohres 8 aufgebrochen dargestellt und der Stopfen 9 zeichnerisch
freigelegt. Der im Bereich des Stopfen-Austritts 10 vorgesehene
Verteiler 11 mit seinen Propeller-Flügeln verteilt
das stetig durch die Förderschnecke 2 weiter transportierte
Material des Stopfens 9 beispielsweise in einem hier nicht
dargestellten Rohrleitungssystem 15 oder in einem hier
nicht dargestellten, direkt anschließenden Gärbehälter 14.
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2 zeigt
ausschnittsweise einen Abschnitt eines Schneckenrohres 8,
welcher hier beispielhaft mehrere Führungsleisten 13 in
vorteilhafter Anordnung aufweist. Die Abstände der Führungsleisten 13 zueinander
sind hier im unteren Umfangsabschnitt des Schneckenrohres 8 kleiner
als in dessen oberen Umfangsabschnitt, so dass einerseits die aus Übersichtlichkeitsgründen
hier nicht dargestellte Förderschnecke 2 bei einem
Stillstand effektiv auf den unteren Führungsleisten 13 aufruhen
kann und ein Wiederanlaufen der Förderschnecke 2 vorteilhaft
unterstützt werden kann. Andererseits kann die Anzahl der
verbauten Führungsleisten 13 durch größere
Abstände im oberen Umfangsabschnitt wirtschaftlich klein
gehalten werden.
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3 zeigt
in einer Draufsicht eine vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 in
beispielhafter Ausgestaltung einer Zuführvorrichtung 1 für
eine Biogasanlage, wobei die Vorrichtung 1 auslassseitig
in ein an einen Gärbehälter 14 anschließendes
Rohrleitungssystem 15 mündet. Das Vorpresselement 3 ist hier
aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht
dargestellt. Durch das Rohrleitungssystem 15 wird mittels
einer Pumpe 16 in Durchflussrichtung 17 Gülle
gepumpt, welche an der Mündung vorbei strömt und
Teile des zu einem Stopfen 9 verdichteten Feststoff-Fördergutes 6 mitreißt
und zum Vergären in den Gärbehälter 14 transportiert.
Der Verteiler 11 liegt hier in beispielhafter Anordnung
innerhalb des Schneckenrohres 8 und ist an der Mittelachse
der Förderschnecke 2 festgelegt und in besonders
wirtschaftlicher Ausgestaltung über deren Antriebseinheit 18 angetrieben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10252527
B4 [0004]
- - DE 202007009040 U [0013]